راه ترقی - ایسنا / یک میکرو ربات جدید آماده است تا عملیات در فضاهای محدودی را که در حال حاضر برای انسان غیرقابل دسترس است انجام دهد. این ربات نسل سوم با نام مستعار HB-3 که توسط محققان دانشگاه ملی یوکوهاما در ژاپن توسعه یافته است، با حذف نیاز به منابع انرژی خارجی یا سیستم‌های کنترل، نسبت به پیشینیان خود پیشرفت داشته است. این نشان دهنده یک جهش رو به جلو در فناوری رباتیکی است که برای کارهای دقیق در محیط‌های ایزوله طراحی شده است.
این یک ربات کوچک بی‌سیم مستقل است که می‌تواند با دقت باورنکردنی در فضاهایی بسیار کوچک یا خطرناک که دسترسی انسان به آنها سخت است، عمل کند. تا کنون ربات‌ها یا بدون اتصال و مستقل بودند یا حرکت با دقت بالا داشتند یا برای محیط‌های سخت مناسب بودند اما هرگز هر سه آنها را در کنار هم نداشتند. HB-3 اولین شرکتی است که این قابلیت‌ها را با هم ادغام کرده است.
طراحی الهام گرفته از طبیعت
به نقل از اس‌اف، این ربات شگفت‌انگیز مکانیکی کوچک که با الهام از حرکت سوسک‌های کرگدن ساخته شده است، حسگرها، محرک‌ها و بینایی رایانه‌ای پیشرفته را در خود جای داده است. HB-3 بسیار کوچک با ابعاد 90 در 116 در 104 میلی متر و وزن تنها 515 گرم است. هر چیزی که برای عملکرد مستقل مورد نیاز است، مانند دوربین، رایانه، باتری و مدارهای کنترل، در قاب کوچک آن تعبیه شده است. در این طراحی جمع و جور کاهش 97.9 درصدی حجم کل در مقایسه با مدل‌های قبلی مشاهده می‌شود.
اومی فوچیواکی (Ohmi Fuchiwaki)، دانشیار دانشکده مهندسی دانشگاه ملی یوکوهاما، در بیانیه‌ای می‌گوید: ما توانسته‌ایم مرزهای کوچک‌سازی را برای ایجاد یک دستگاه واقعا مستقل و بدون اتصال ایجاد کنیم که می‌تواند در فضاهای تنگ و خطرناک کار کند. HB-3 نه تنها می‌تواند وظایف پیچیده را انجام دهد، بلکه این کار را با دقتی بی‌نظیر انجام می‌دهد.
این ربات با استفاده از مواد خاصی به نام محرک‌های پیزوالکتریک حرکت می‌کند که با تغییر شکل بسیار اندک، گاهی اوقات تنها چند میلیاردم متر، به سیگنال‌های الکتریکی پاسخ می‌دهند. این حرکات کوچک با الگویی شبیه به نحوه راه رفتن سوسک‌ها، به HB-3 اجازه می‌دهد تا در محیط‌های سه بعدی حرکت کنند.
مدیریت توان یکی دیگر از دستاوردهای مهم این ربات است. HB-3 باتری لیتیوم پلیمری خود را دارد که انرژی کافی برای عملکرد مستقل در یک منطقه 1600 × 1600 میلی‌متری را با هر بار شارژ فراهم می‌کند. این عملیات بدون اتصال، محدودیت‌های سیستم‌های وابسته به کابل قبلی را از بین می‌برد و به ربات اجازه می‌دهد آزادانه در فضاهای محدود حرکت کند.
قابلیت‌های خودمختار HB-3 نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به میکروربات‌های نیازمند به کنترل دستی است. این ربات با استفاده از الگوریتم‌های یکپارچه دوربین و یادگیری ماشینی خود می‌تواند اشیاء هدف را شناسایی کند، مسیرهای بهینه را محاسبه کند و بدون دخالت انسان عملیات گزینش و جابجایی را انجام دهد. این خودکفایی آن را برای استقرار در محیط‌هایی که در آنها کنترل از راه دور ممکن است دشوار یا غیرممکن باشد، ایده آل می‌کند.

محققان از HB-3 برای مونتاژ یک مدار الکترونیکی در یک فضای محدود استفاده کردند که دست انسان نمی‌توانست به آن برسد. این ربات با موفقیت قطعات مختلفی از جمله مقاومت، ال‌ای‌دی و ترانزیستور را نصب کرد. با این حال، فرآیند لحیم کاری به صورت دستی انجام شد. پس از لحیم کاری، مدار کاملا کار می‌کرد.
برای آزمایش دیگری، آن‌ها HB-3 را اصلاح کردند تا قطرات کوچکی به عرض تنها چند صد میکرومتر را در الگوهایی دقیق قرار دهد. این نشان می‌دهد که چگونه ربات می‌تواند در آزمایشات شیمیایی و زیستی که نیاز به جابجایی دقیق مایع دارند، کمک کند.
HB-3 نیاز فزاینده‌ای را در بسیاری از زمینه‌ها، از تحقیقات آزمایشگاهی گرفته تا جراحی‌های پزشکی تا تولید لوازم الکترونیکی، برای جابجایی دقیق اجسام کوچک در مکان‌هایی که انسان به راحتی نمی‌تواند به آن دسترسی پیدا کند، برطرف می‌کند. این شامل محیط‌های مهر و موم شده مانند اتاقک‌های خلاء، اتاق‌های تمیز، و مناطقی برای مهار خطرات زیستی است.
این ربات را می‌توان در صورت نیاز به ابزارهای مختلفی مانند موچین، کاوشگر، نوک لحیم کاری و پیچ گوشتی مجهز کرد که آن را به اندازه کافی همه کاره می‌کند تا بتواند وظایف را از مقیاس چندین متر تا چندین نانومتر انجام دهد.
یک ربات واقعی همه کاره
نمونه اولیه این ربات، عملیات نصب و جابه‌جایی خودکار را در عرض حدود 426 ثانیه تکمیل کرد که حدود 2.4 برابر سریع‌تر از مدل‌های قبلی است.
کاربردهای عملی یک ربات کوچک، دقیق و مستقل، تقریبا بی‌پایان است. این ربات می‌تواند تجهیزات حساس را بدون جداسازی گسترده تعمیر کند، با مواد خطرناک در آزمایشگاه‌ها بدون در معرض خطر قرار دادن انسان‌ها کار کند، یا تنظیمات ظریف را در مکان‌هایی که برای دست انسان بسیار کوچک هستند، انجام دهد.
این محققان با الهام گرفتن از یکی از تواناترین حشرات طبیعت، نشان داده‌اند که گاهی اوقات بهترین راه این است که به آنچه در دنیای طبیعی کار می‌کند، فقط در مقیاسی متفاوت نگاه کنیم. همانطور که سوسک‌ها طی میلیون‌ها سال تکامل یافته‌اند تا با چابکی در محیط‌های پیچیده حرکت کنند، HB-3 نشان‌دهنده یک جهش تکاملی در طراحی رباتیک است. رباتی که ممکن است در فضاهایی که قبلا غیرقابل دسترس بود، حرکت کند و وظایف دقیقی را خارج از دسترس انسان انجام دهد.